Control de temperatura

Archiu:Temperature measuring and controlling module Nov.5,2013.jpg

Mòdul de control i medició de temperatura per a experiments en microcontroladors

El control de temperatura és un procés en el qual el canvi de temperatura d'un espai (i dels objectes colectivament allí dins), o d'una substància, es medix o es detecta d'una atra manera, i el pas d'energia tèrmica dins o fòra de l'espai o substància s'ajusta per a conseguir una temperatura desijada.

Els acondicionadors d'aire, calfadors d'espai, refrigeradores, calfadors d'aigua, etc. són eixemples de dispositius que realisen control de temperatura. Estos a sovint es classifiquen en térmens generals com a càrregues controlades termostáticamente (TCL, de l'anglés Thermostatically Controlled Loads).

La temperatura es pot medir utilisant un sensor de temperatura, estos infieren la temperatura en detectar algun canvi en una característica física. Hi ha sis tipos de sensor de temperatura: termoparells, dispositius de temperatura resistivos (RTD i termistores), radiadors infrarrojos, dispositius bimetálicos, dispositius de dilatació de líquit, i dispositius de canvi d'estat.

Bucles de control

Un termostat domèstic és un eixemple d'un circuit de control tancat: medix constantment la temperatura actual de l'habitació i la compara en un punt d'ajust desijat definit per l'usuari i controla un calfador i/o aire acondicionat per a aumentar o disminuir la temperatura per a alcançar l'ajust desijat. Un termostat simple (de baix cost, barat) simplement encén o apaga el calfador o l'aire acondicionat, i es deu esperar un sobreimpulso temporal o per baix de la temperatura promig desijada. Un termostat més car varia la cantitat de calor o refredat proporcionat pel calfador o enfriador, depenent de la diferència entre la temperatura requerida (el "punt d'ajust") i la temperatura real. Açò minimisa l'excés/defecte. Este método es diu control proporcional. Les millores adicionals que utilisen la senyal d'error acumulada (integral) i la velocitat a la que canvia l'error (derivada) s'utilisen per a formar controladors PID més complexos, que és la forma que se sol vore en entorns industrials.

Balanç energètic

La temperatura d'un objecte o espai aumenta quan l'energia tèrmica es mou cap a ell, aumentant l'energia cinètica promig dels seus àtoms, per eixemple, de les coses i l'aire en una habitació. L'energia tèrmica que ix d'un objecte o espai reduïx la seua temperatura. La calor fluïx d'un lloc a un atre (sempre d'una temperatura més alta a una més baixa) per mig d'un o més de tres processos: conducció, convecció i radiació. En conducció, l'energia passa d'un àtom a un atre per contacte directe. En la convecció, l'energia tèrmica es mou per conducció cap a algun decorregut mòvil (com l'aire o l'aigua) i el decorregut es mou d'un lloc a un atre, duent la calor conseguixc. En algun moment, l'energia tèrmica en el decorregut es transferix generalment a algun atre objecte per mig de conducció novament. El moviment del decorregut pot ser impulsat per flotabilitat negativa, com quan cau aire més fret (i per lo tant més dens) i, per lo tant, desplaça cap a dalt l'aire més càlit (menys dens) (convecció natural), o per ventiladors o bombes (convecció forçada). En la radiació, els àtoms calfats produïxen emissions electromagnètiques absorbides per atres àtoms remots, ya siguen propencs o a distància astronòmica. Per eixemple, el Sol irradia calor com a energia electromagnètica invisible i visible. Lo que es coneix com "llum" no és més que una regió estreta del espectre electromagnètic.

Si en un lloc o cosa es rep més energia de la que es pert, la seua temperatura aumenta. Si la cantitat d'energia que entra i ix és exactament la mateixa, la temperatura permaneix constant: hi ha equilibri tèrmic o equilibri tèrmic.